Популяция мөлшері, генетикалық ауытқу және түрлердің эволюциясы
Population size
Популяция мөлшері (N), генетикалық өзгерістерге, тұқым қуалаудың тарлуына & түр пайда болуына әсер етеді. Кішкентай популяциялардағы өзгерістер, үлкендерде – табиғи іріктелу.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Популяциялық генетика мен популяциялық экологияда популяция мөлшері (әдетте N деп белгіленеді) – популяциядағы жеке организмдер санын көрсететін саналатын шама. Популяцияның мөлшері генетикалық дрейф деңгейімен тікелей байланысты және популяциялық тартылыс пен негізін қалаушы эффекті сияқты құбылыстардың түпкі себебі болып табылады. Генетикалық дрейф – популяция ішіндегі генетикалық әртүрліліктің төмендеуіне басты себепкер, ол гендердің бекітілуіне (фиксация) алып келіп, жаңа түрлердің пайда болуына мүмкіндік тудыруы мүмкін. Балама гипотеза бойынша, генетикалық дрейф кішкентай популяцияларда күрделілікті дамытуда маңызды рөл атқарса, ірі популяцияларда күрделілікті дамыту механизмі табиғи іріктеу болып табылады.
In population genetics and population ecology, population size (usually denoted N) is a countable quantity representing the number of individual organisms in a population. Population size is directly associated with amount of genetic drift, and is the underlying cause of effects like population bottlenecks and the founder effect. Genetic drift is the major source of decrease of genetic diversity within populations which drives fixation and can potentially lead to speciation events. An alternate hypothesis posits that while genetic drift plays a larger role in small populations developing complexity, selection is the mechanism by which large populations develop complexity.
Халық санының өшіруі және құрылтайшы әсері
Халықтың тарылуы популяцияның мөлшері қысқа мерзімге төмендеген кезде пайда болады, бұл популяцияның генетикалық әртүрлілігін азайтады. Негіз қалаушы әсері үлкен популяциядан аз ғана адамдар жаңа популяция құрғанда туындайды, ол да генетикалық әртүрлілікті азайтады және бұл құбылысты алғаш рет Эрнст Майр сипаттаған. Негіз қалаушы әсері – генетикалық дрейфтің ерекше жағдайы, себебі кішкентай негіз қалаушы популяцияның генетикалық әртүрлілігі төмендегендіктен, аллельдер популяция ішінде тез арада бекітілуге қарай өзгереді.
Population bottlenecks occur when population size reduces for a short period of time, decreasing the genetic diversity in the population. The founder effect occurs when few individuals from a larger population establish a new population and also decreases the genetic diversity, and was originally outlined by Ernst Mayr. The founder effect is a unique case of genetic drift, as the smaller founding population has decreased genetic diversity that will move alleles within the population more rapidly towards fixation.
Генетикалық ауытқуды модельдеу
Генетикалық дрейф әдетте зертханалық жағдайда бактериялық популяцияларды немесе цифрлық модельдеуді пайдалана отырып зерттеледі. Цифрлық организмдерде, жасалған популяция жеке организмдер үшін белгіленген дифференциалдық сәйкестік, өзгергіштік және мұрагерлік сияқты әртүрлі параметрлерге негізделген эволюцияға ұшырайды. Шағын популяциялар кең таралған пайдалы мутацияға қолжетімділігі шектеулі болғандықтан, көбірек қиындықтарға тап болғанымен, олардың бейімделуі болжауға қиын және популяцияларға қоршаған ортаға жауап беруде икемділікке мүмкіндік береді. ЛаБар және Адами геномдық күрделілікті жинақтаудың әртүрлі стратегияларын бағалау үшін цифрлық гаплоидты организмдерді пайдаланады. Бұл зерттеу дрейф пен таңдаудың тиісінше шағын және үлкен популяцияларда тиімді екенін, бірақ бұл сәттілік бірнеше факторларға байланысты екенін көрсетті. Бұрынғы зерттеулердің нәтижелеріне қайшы, гаплоидты және диплоидты популяциялардағы сынды мутация деңгейі популяция мөлшеріне тәуелді екені анықталды. Егер популяцияда 100-ден аз жеке организм болса, сынды мутация жылдамдығы артығымен басып кетеді, бірақ бұл генетикалық материалдың жоғалуына, одан әрі популяцияның азаюына және жойылу қаупіне әкеледі.
Genetic drift is typically modeled in lab environments using bacterial populations or digital simulation. In digital organisms, a generated population undergoes evolution based on varying parameters, including differential fitness, variation, and heredity set for individual organisms. Although small populations tend to face more challenges because of limited access to widespread beneficial mutation adaptation within these populations is less predictable and allows populations to be more plastic in their environmental responses. LaBar and Adami use digital haploid organisms to assess differing strategies for accumulating genomic complexity. This study demonstrated that both drift and selection are effective in small and large populations, respectively, but that this success is dependent on several factors. Contrary to the findings of previous studies, critical mutation rate has been noted to be dependent on population size in both haploid and diploid populations. When populations have fewer than 100 individuals, critical mutation rate can be exceeded, but will lead to loss of genetic material which results in further population decline and likelihood of extinction.
Салыстырмалы популяция көлемі (Ne)
Эффективті популяция көлемі (Ne) – бұл «рандомды генетикалық дрейф кезінде аллель жиіліктерінің таралуының мөлшері немесе қарастырылып отырған популяциядағы инбридинг деңгейі сияқты, идеалды популяциядағы өрбуге қабілетті жекелерінің саны» деп анықталады. Ne әдетте N-ден (нақты популяция көлемі) кіші болады және бұл консервация генетикасында маңызды қолданысқа ие. Артық популяция – кез келген жануар түрінің популяциясы өзінің экологиялық нишасының сыйымдылығынан асып кеткен кез келген жағдайды білдіруі мүмкін.
The effective population size (Ne) is defined as "the number of breeding individuals in an idealized population that would show the same amount of dispersion of allele frequencies under random genetic drift or the same amount of inbreeding as the population under consideration." Ne is usually less than N (the absolute population size) and this has important applications in conservation genetics. Overpopulation may indicate any case in which the population of any species of animal may exceed the carrying capacity of its ecological niche.